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1、井下大功率多极子声波换能器激励源的设计2007年第31卷第6期中国石油大学(自然科学版)~umalofChinaUniversityofPetroleumVol_31No.6Dec.2007文章编号:1673-5005(2007)06-0040-04井下大功率多极子声波换能器激励源的设计成向阳,鞠晓东,卢俊强,乔文孝(1.中国石油大学石油工程学院,山东东营257061;2.中国石油大学资源与信息学院,北京102249)摘要:介绍了一种用于石油仪器的大功率多极子阵列声波换能器激励源的设计方案.该方案中,大规模复杂可编程器件执行DSP通过专用串行线路发送的命令,精确地控制多个激励源的激励时刻和激励
2、宽度,实现了对声波辐射能量的最佳控制.对该方案进行了实验测试.测试结果表明,所设计的激励源能够保证控制电路系统在150℃环境温度下稳定工作,适于井下高温高压恶劣环境应用.关键词:复杂可编程逻辑器件;声波测井仪;换能器;激励源中图分类号:P631.83文献标识码:ADesignofdownholemuitipoleacoustictransducertransmitterwithhigIlpowerCHENGXiang-yang,JUXiao—dong,LUJun—qiang,QIAOWen—xiao(1.CollegeofPetroleumEngineeringinChinaUniversit
3、yofPetroleum,Dongying257061,ShandongProvince,China;2.FacultyofResourceandInformationTechnologyinChinaUniversityofPetroleum,Beng102249,China)Abstract:Akindofdownholemuhipoleacoustictransducertransmitterwithhighpowerthatisappliedtopetroleumtoolswasintroduced.Thecommandwhichissentoutbydigitalsignalproc
4、essorviaspecialserialbusiscarriedoutbycomplexpro—grammablelogicdevice(CPLD),andfiretimeandfirewidthofmulti—transmittersarealsoaccuratelycontrolledbyCPLD,whichcancontrolacousticradiationenergyoptimally.Thetestresultsshowthatthecontrolelectronicsystemcanworkstablyat150℃.Thisshowsthetransmitterisapplic
5、abletohightemperatureandhigh—pressureworkingconditionofdownhole.Keywords:complexprogranunablelogicdevice;acousticloggingtools;transducer;transmitter贝克休斯公司的XMACII是目前最先进的井下多极子阵列声波测井仪器之一,它可以用于测量地层声速尤其软地层横波波速和方位,进而探测地层应力的各向异性,裂缝及走向.XMACII发射电路采用单稳电路实现激励脉冲宽度,一经调好在测井中不能再改变,但由于井下温度,压力变化范围很大,必须对换能器激励源做出调整以保证
6、最佳的发射功率和信号主频,为此,笔者设计一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的井下大功率程控多极子声波换能器激励源.1仪器整体结构介绍多极子声波井下仪主要包括发射电子短节,发射换能器,隔声体,接收换能器阵和测控电子线路短节等几部分.发射电子短节包括逻辑控制发射电路,储能电路和大功率激励电路,它驱动一个单极,两个交叉偶极,一个四极发射换能器的声波发射.发射换能器部分包括一个单极压电陶瓷换能器,两个相互垂直相距的压电式偶极换能器(X方向偶极发射器和Y方向偶极发射器)和一个四极子换能器.隔声体是多节合瓣组成的机械衰减结构,它能在整个频率范尉内有效地隔离声能量,保证仪器能在时差很大的软地层中进行慢度
7、测量.另一方面,隔声体的挠性设计允许仪器在斜井和水平井中使用.接收换能器部分包括8个接收器组,每组有两对接收器:一对与X方向偶极发射器在一条直线收稿日期:2007—04—05基金项目:国家自然科学基金项目(40374049,40574049)作者简介:成向阳(1972一),男(汉族),山东东营人,副教授,博土,现从事石油仪器的研制与开发.第31卷第6期成向阳,等:井下大功率多极子声波换能器激励源的
